用于發(fā)動機的冷起動的燃料控制系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于發(fā)動機的冷起動的燃料控制系統(tǒng)和方法?？刂葡到y(tǒng)包括起動器控制模塊、模式設定模塊、燃料壓力控制模塊以及燃料控制模塊。所述起動器控制模塊響應于點火開關的使用者致動來啟動火花點火直噴式（SIDI）發(fā)動機的發(fā)動。當發(fā)動機冷卻劑溫度在所述發(fā)動期間低于預定溫度時，所述模式設定模塊將操作模式設定為冷起動模式。所述燃料壓力控制模塊響應于將所述模式設定為所述冷起動模式來確定目標燃料軌道壓力。所述燃料控制模塊基于所述目標燃料軌道壓力來控制在所述發(fā)動期間的燃料供應。
【專利說明】用于發(fā)動機的冷起動的燃料控制系統(tǒng)和方法
[0001]相關申請的交叉引用
本申請要求于2012年10月30日提交的美國臨時申請序列號61/720，023的權益。上述申請的公開內(nèi)容被全部并入本文以供參考。
【技術領域】
[0002]本公開涉及內(nèi)燃發(fā)動機，且更具體地涉及用于發(fā)動機冷起動的發(fā)動機控制系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0003]這里提供的背景描述是用于大體呈現(xiàn)本公開背景的目的。本發(fā)明人在這個【背景技術】部分中所描述的工作以及在申請時沒有作為現(xiàn)有技術被描述的各方面既不明確地也不暗示地被認為是抵觸本公開內(nèi)容的現(xiàn)有技術。
[0004]內(nèi)燃(IC)發(fā)動機燃燒汽缸內(nèi)的空氣和燃料以產(chǎn)生驅(qū)動扭矩。進入發(fā)動機的空氣流量可經(jīng)由節(jié)氣門被調(diào)整。燃料控制系統(tǒng)控制燃料噴射量和正時。增加被提供給汽缸的空氣和燃料的量通常增加發(fā)動機的扭矩輸出。
[0005]火花點火直噴式(SIDI)發(fā)動機相比于端口燃料噴射燃燒發(fā)動機來說具有提高的燃料經(jīng)濟性和增加的功率。SIDI發(fā)動機的燃料系統(tǒng)可包括低壓燃料泵和高壓燃料泵。低壓燃料泵將燃料從燃料箱泵送到低壓燃料管線。由發(fā)動機機械地驅(qū)動的高壓燃料泵將燃料從低壓燃料管線泵送到高壓燃料管線和/或燃料軌道。SIDI發(fā)動機的燃料噴射器從燃料軌道接收燃料，并且將燃料直接噴射到SIDI發(fā)動機的汽缸中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]用于車輛的冷起動控制系統(tǒng)包括起動器控制模塊、模式設定模塊、燃料壓力控制模塊以及燃料控制模塊。所述起動器控制模塊響應于點火開關的使用者致動來啟動火花點火直噴式(SIDI)發(fā)動機的發(fā)動/曲柄起動(cranking)。當發(fā)動機冷卻劑溫度在所述發(fā)動期間低于預定溫度時，所述模式設定模塊將操作模式設定為冷起動模式。所述燃料壓力控制模塊響應于將所述模式設定為所述冷起動模式來確定目標燃料軌道壓力。所述燃料控制模塊基于所述目標燃料軌道壓力來控制在所述發(fā)動期間的燃料供應。
[0007]在其他特征中，所述冷起動控制系統(tǒng)還包括參數(shù)確定模塊，所述參數(shù)確定模塊確定燃料箱內(nèi)的燃料中的乙醇的百分比。所述模式設定模塊基于所述乙醇的百分比來設定所述預定溫度。
[0008]在又一些其他特征中，所述預定溫度低于燃料箱內(nèi)的燃料的閃點溫度。
[0009]在其他特征中，所述預定溫度小于或者等于18攝氏度。
[0010]在又一些其他特征中，所述燃料包括乙醇、甲醇、液化石油氣(LPG)、丙烷和丁烷中的至少一種。
[0011]在其他特征中，所述燃料壓力控制模塊基于所述目標燃料軌道壓力來確定目標當量比(EQR)。所述燃料控制模塊基于所述目標EQR來控制在所述發(fā)動期間的燃料供應。
[0012]在又一些其他特征中，所述燃料壓力控制模塊還基于所述發(fā)動機冷卻劑溫度來確定所述目標EQR。
[0013]在其他特征中，所述燃料壓力控制模塊還基于所述SIDI發(fā)動機的汽缸的壁的估計溫度來確定所述目標EQR。
[0014]在又一些其他特征中，所述燃料壓力控制模塊還基于所述發(fā)動機冷卻劑溫度和所述SIDI發(fā)動機的汽缸的壁的估計溫度來確定所述目標EQR。
[0015]用于車輛的冷起動控制方法包括:響應于點火開關的使用者致動來啟動火花點火直噴式(SIDI)發(fā)動機的發(fā)動；以及當發(fā)動機冷卻劑溫度在所述發(fā)動期間低于預定溫度時將操作模式設定為冷起動模式。所述冷起動控制方法還包括:響應于將所述模式設定為所述冷起動模式來確定目標燃料軌道壓力；以及基于所述目標燃料軌道壓力來控制在所述發(fā)動期間的燃料供應。
[0016]在其他特征中，所述冷起動控制方法還包括:確定燃料箱內(nèi)的燃料中的乙醇的百分比；以及基于所述乙醇的百分比來設定所述預定溫度。
[0017]在又一些其他特征中，所述預定溫度低于燃料箱內(nèi)的燃料的閃點溫度。
[0018]在其他特征中，所述預定溫度小于或者等于18攝氏度。
[0019]在又一些其他特征中，所述燃料包括乙醇、甲醇、液化石油氣(LPG)、丙烷和丁烷中的至少一種。
[0020]在其他特征中，所述冷起動控制方法還包括:基于所述目標燃料軌道壓力來確定目標當量比(EQR);以及基于所述目標EQR來控制在所述發(fā)動期間的燃料供應。
[0021]在又一些其他特征中，所述冷起動控制方法還包括:還基于所述發(fā)動機冷卻劑溫度來確定所述目標EQR。
[0022]在其他特征中，所述冷起動控制方法還包括:還基于所述SIDI發(fā)動機的汽缸的壁的估計溫度來確定所述目標EQR。
[0023]在又一些其他特征中，所述冷起動控制方法還包括:還基于所述發(fā)動機冷卻劑溫度和所述SIDI發(fā)動機的汽缸的壁的估計溫度來確定所述目標EQR。
[0024]本發(fā)明還提供了以下技術方案。
[0025]方案1.一種用于車輛的冷起動控制系統(tǒng)，所述冷起動控制系統(tǒng)包括:
起動器控制模塊，所述起動器控制模塊響應于點火開關的使用者致動來啟動火花點火直噴式(SIDI)發(fā)動機的發(fā)動；
模式設定模塊，當發(fā)動機冷卻劑溫度在所述發(fā)動期間低于預定溫度時，所述模式設定模塊將操作模式設定為冷起動模式；
燃料壓力控制模塊，所述燃料壓力控制模塊響應于將所述模式設定為所述冷起動模式來確定目標燃料軌道壓力；以及
燃料控制模塊，所述燃料控制模塊基于所述目標燃料軌道壓力來控制在所述發(fā)動期間的燃料供應。
[0026]方案2.根據(jù)方案I所述的冷起動控制系統(tǒng)，還包括參數(shù)確定模塊，所述參數(shù)確定模塊確定燃料箱內(nèi)的燃料中的乙醇的百分比，
其中，所述模式設定模塊基于所述乙醇的百分比來設定所述預定溫度。[0027]方案3.根據(jù)方案I所述的冷起動控制系統(tǒng)，其中，所述預定溫度低于燃料箱內(nèi)的燃料的閃點溫度。
[0028]方案4.根據(jù)方案I所述的冷起動控制系統(tǒng)，其中，所述預定溫度小于或者等于18攝氏度。
[0029]方案5.根據(jù)方案I所述的冷起動控制系統(tǒng)，其中，所述燃料包括乙醇、甲醇、液化石油氣(LPG)、丙烷和丁烷中的至少一種。
[0030]方案6.根據(jù)方案I所述的冷起動控制系統(tǒng)，其中，所述燃料壓力控制模塊基于所述目標燃料軌道壓力來確定目標當量比(EQR)，且其中所述燃料控制模塊基于所述目標EQR來控制在所述發(fā)動期間的燃料供應。
[0031]方案7.根據(jù)方案6所述的冷起動控制系統(tǒng)，其中，所述燃料壓力控制模塊還基于所述發(fā)動機冷卻劑溫度來確定所述目標EQR。
[0032]方案8.根據(jù)方案6所述的冷起動控制系統(tǒng)，其中，所述燃料壓力控制模塊還基于所述SIDI發(fā)動機的汽缸的壁的估計溫度來確定所述目標EQR。
[0033]方案9.根據(jù)方案6所述的冷起動控制系統(tǒng)，其中，所述燃料壓力控制模塊還基于所述發(fā)動機冷卻劑溫度和所述SIDI發(fā)動機的汽缸的壁的估計溫度來確定所述目標EQR。
[0034]方案10.—種用于車輛的冷起動控制方法，所述冷起動控制方法包括:
響應于點火開關的使用者致動來啟動火花點火直噴式(SIDI)發(fā)動機的發(fā)動；
當發(fā)動機冷卻劑溫度在所述發(fā)動期間低于預定溫度時將操作模式設定為冷起動模
式；
響應于將所述模式設定為所述冷起動模式來確定目標燃料軌道壓力；以及 基于所述目標燃料軌道壓力來控制在所述發(fā)動期間的燃料供應。
[0035]方案11.根據(jù)方案10所述的冷起動控制方法，還包括:
確定燃料箱內(nèi)的燃料中的乙醇的百分比；以及
基于所述乙醇的百分比來設定所述預定溫度。
[0036]方案12.根據(jù)方案10所述的冷起動控制方法，其中，所述預定溫度低于燃料箱內(nèi)的燃料的閃點溫度。
[0037]方案13.根據(jù)方案10所述的冷起動控制方法，其中，所述預定溫度小于或者等于18攝氏度。
[0038]方案14.根據(jù)方案10所述的冷起動控制方法，其中，所述燃料包括乙醇、甲醇、液化石油氣(LPG)、丙烷和丁烷中的至少一種。
[0039]方案15.根據(jù)方案10所述的冷起動控制方法，還包括:
基于所述目標燃料軌道壓力來確定目標當量比(EQR)；以及 基于所述目標EQR來控制在所述發(fā)動期間的燃料供應。
[0040]方案16.根據(jù)方案15所述的冷起動控制方法，還包括:
還基于所述發(fā)動機冷卻劑溫度來確定所述目標EQR。
[0041]方案17.根據(jù)方案15所述的冷起動控制方法，還包括:
還基于所述SIDI發(fā)動機的汽缸的壁的估計溫度來確定所述目標EQR。
[0042]方案18.根據(jù)方案15所述的冷起動控制方法，還包括:
還基于所述發(fā)動機冷卻劑溫度和所述SIDI發(fā)動機的汽缸的壁的估計溫度來確定所述目標EQR0
[0043]從下文提供的具體說明將顯而易見到本公開的其他應用領域。應該理解的是，詳細描述和具體示例僅用于描述目的并且不試圖限制本公開的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]從詳細說明和附圖將更完整地理解本公開，其中:
圖1是根據(jù)本公開的示例性火花點火直噴式(SIDI)發(fā)動機系統(tǒng)的功能框圖；
圖2是根據(jù)本公開的示例性起動控制模塊的功能框圖；以及 圖3是描述用于執(zhí)行根據(jù)本公開的SIDI發(fā)動機的冷起動的示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0045]火花點火直噴式(SIDI)發(fā)動機燃燒空氣和燃料，以產(chǎn)生用于車輛的驅(qū)動扭矩。SIDI發(fā)動機的燃料噴射器從燃料軌道接收處于高壓的燃料。該燃料被直接噴射到SIDI發(fā)動機的汽缸中。燃料可以是汽油、汽油和乙醇的混合物、甲醇和乙醇的混合物、或者其他合適類型的燃料。
[0046]控制模塊響應于點火輸入(例如，點火鑰匙或按鈕)的使用者致動或者響應于自動起動事件的啟動而選擇性地起動SIDI發(fā)動機。控制模塊控制在SIDI發(fā)動機的起動期間以及當在起動之后SIDI發(fā)動機處于接通(運行)時的各個操作參數(shù)。例如，控制模塊控制節(jié)氣門的開度、燃料噴射量和正時、火花正時以及其他合適操作參數(shù)?？刂颇K還響應于點火輸入的使用者致動或者響應于自動停止事件的啟動而選擇性地停止SIDI發(fā)動機。
[0047]以索特(Sauter)平均直徑(SMD)量度的燃料液滴尺寸影響燃料蒸發(fā)。燃料液滴越小，則更多的有效表面面積可用且燃料液滴將更容易地蒸發(fā)并燃燒。迫使燃料在高壓下通過小孔(例如，燃料軌道)降低了燃料液滴SMD。
[0048]不同類型的燃料具有不同的閃點溫度。例如，乙醇與汽油相比具有更高的閃點溫度。燃料的閃點溫度可以指代燃料可蒸發(fā)以在空氣中形成可點燃混合物的最低溫度。在比直接噴射到SIDI發(fā)動機中的燃料的閃點溫度低的溫度下，燃料在起動期間可能不能蒸發(fā)，并且SIDI發(fā)動機可能不能起動。
[0049]可添加一個或多個輔助裝置以有利于SIDI發(fā)動機在比燃料的閃點溫度低的溫度下起動。例如，可添加缸體加熱器和/或燃料軌道加熱器或燃料噴射器加熱器，以暖熱該燃料。暖熱該燃料可使得燃料能夠充分地蒸發(fā)以允許SIDI發(fā)動機在比燃料的閃點溫度低的溫度下起動。作為另一示例，由于汽油相對于其他類型的燃料來說具有低閃點溫度，因此可添加單獨的汽油箱和汽油噴射器以用于在起動期間使用。然而，添加一個或多個輔助裝置增加了車輛成本。
[0050]根據(jù)本公開，沒有添加輔助裝置。替代地，在處于被直接噴射到SIDI發(fā)動機的汽缸中的燃料的閃點溫度或低于該閃點溫度的溫度下，控制模塊選擇性地控制在發(fā)動機發(fā)動期間被噴射的燃料的量，以保持目標燃料軌道壓力。保持目標燃料軌道壓力維持小燃料液滴SMD，由此增加蒸發(fā)并且實現(xiàn)SIDI發(fā)動機的起動。
[0051]現(xiàn)參考圖1，示出了示例性發(fā)動機系統(tǒng)100的功能框圖。發(fā)動機系統(tǒng)包括發(fā)動機102，該發(fā)動機燃燒空氣/燃料混合物以產(chǎn)生用于車輛的驅(qū)動扭矩?？諝馔ㄟ^節(jié)氣門106被吸入到進氣歧管104中。節(jié)氣門106調(diào)節(jié)進入到進氣歧管104中的空氣流。進氣歧管104內(nèi)的空氣被吸入到發(fā)動機102的汽缸(例如，汽缸108)內(nèi)。
[0052]一個或多個燃料噴射器(例如，燃料噴射器110)噴射燃料，該燃料與空氣混合以形成空氣/燃料混合物。在各個實施方式中，可為發(fā)動機102的每個汽缸設置一個燃料噴射器。燃料噴射器將燃料直接噴射到汽缸中。燃料噴射可基于用于燃燒的目標空氣/燃料混合物(例如，化學當量比的空氣/燃料混合物)被控制。燃料系統(tǒng)將燃料提供給燃料噴射器。燃料系統(tǒng)在下文被進一步討論。
[0053]進氣門112打開以允許空氣進入到汽缸108中?；钊?未示出)壓縮在汽缸108內(nèi)的空氣/燃料混合物?；鸹ㄈ?14啟動在汽缸108內(nèi)的空氣/燃料混合物的燃燒?？蔀榘l(fā)動機102的每個汽缸設置一個火花塞?？諝?燃料混合物的燃燒向活塞施加力，并且活塞驅(qū)動曲軸(未示出)的旋轉(zhuǎn)。
[0054]發(fā)動機102經(jīng)由曲軸輸出扭矩。飛輪120被聯(lián)接到曲軸并且隨所述曲軸旋轉(zhuǎn)。由發(fā)動機102輸出的扭矩經(jīng)由扭矩傳遞裝置124被選擇性地傳遞到變速器122。扭矩傳遞裝置124選擇性地將變速器122聯(lián)接到發(fā)動機120/將變速器122從發(fā)動機102斷開。變速器122例如可包括手動變速器、自動變速器、半自動變速器、自動-手動變速器、或其他合適類型的變速器。扭矩傳遞裝置124例如可包括扭矩變換器和/或一個或多個離合器。
[0055]由空氣/燃料混合物的燃燒產(chǎn)生的排氣經(jīng)由排氣門126從汽缸108被驅(qū)出。排氣從汽缸被驅(qū)出到排氣系統(tǒng)128。在排氣從排氣系統(tǒng)128驅(qū)出之前，排氣系統(tǒng)128可處理該排氣。雖然一個進氣門和排氣門被示出并描述為與汽缸108相關聯(lián)，但是超過一個進氣門和/或排氣門可與發(fā)動機102的每個汽缸相關聯(lián)。
[0056]發(fā)動機控制模塊(ECM) 130控制各個發(fā)動機致動器。發(fā)動機致動器例如可包括節(jié)氣門致動器模塊132、燃料致動器模塊134和火花致動器模塊136。發(fā)動機系統(tǒng)100還可包括其他發(fā)動機致動器，并且ECM 130可控制其他發(fā)動機致動器。
[0057]每個發(fā)動機致動器基于來自ECM 130的信號來控制操作參數(shù)。僅作為示例，基于來自ECM 130的信號，節(jié)氣門致動器模塊132可控制節(jié)氣門106的開度，燃料致動器模塊134可控制燃料噴射量和正時，火花致動器模塊136可控制火花正時。
[0058]ECM 130可例如基于駕駛員輸入以及來自各個車輛系統(tǒng)的輸入來控制發(fā)動機致動器。車輛系統(tǒng)例如可包括變速器系統(tǒng)、混合動力控制系統(tǒng)、穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)和其他合適車輛系統(tǒng)。
[0059]駕駛員輸入模塊140可向ECM 130提供駕駛員輸入。提供給ECM 130的駕駛員輸入例如可包括加速器踏板位置(APP)、制動器踏板位置(BPP)、巡航控制輸入和車輛操作指令。車輛操作指令例如可包括車輛起動指令和車輛停止指令?？梢杂墒褂谜咄ㄟ^致動一個或多個點火系統(tǒng)輸入來輸入車輛操作指令。例如，使用者可通過致動點火鑰匙、一個或多個按鈕/開關、和/或一個或多個其他合適點火系統(tǒng)輸入來輸入車輛操作指令。
[0060]發(fā)動機速度傳感器152測量曲軸的旋轉(zhuǎn)速度并且基于該速度產(chǎn)生發(fā)動機速度。僅作為示例，發(fā)動機速度傳感器152可基于單位為轉(zhuǎn)每分(rpm)的曲軸旋轉(zhuǎn)來產(chǎn)生發(fā)動機速度。冷卻劑溫度傳感器154測量發(fā)動機冷卻劑的溫度并且基于發(fā)動機冷卻劑的溫度來產(chǎn)生發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT)。ECM 130還可接收由其他傳感器156測量的操作參數(shù)，例如排氣中的氧氣、進氣空氣溫度(IAT)、空氣質(zhì)量流率(MAF)、油溫、歧管絕對壓力(MAP)、和/或其他合適參數(shù)。在各個實施方式中，乙醇含量可使用傳感器來測量。
[0061]當使用者輸入車輛停止指令或響應于啟動自動停止事件時，ECM 130選擇性地停止發(fā)動機102。僅作為示例，ECM 130可響應于接收到車輛停止指令來禁止噴射燃料、禁止提供火花并執(zhí)行其他停止操作以停止發(fā)動機102。
[0062]ECM 130選擇性地起動發(fā)動機102。ECM 130響應于接收到車輛起動指令或啟動自動起動事件而起動發(fā)動機102。ECM 130將起動器馬達160與發(fā)動機102接合以啟動發(fā)動機起動。起動器馬達160可接合飛輪120或驅(qū)動曲軸的旋轉(zhuǎn)的其他合適部件。
[0063]起動器馬達致動器162 (例如，螺線管)將起動器馬達160與發(fā)動機102選擇性地接合。起動器致動器模塊164基于來自ECM 130的信號來控制起動器馬達致動器162和起動器馬達160。僅作為示例，當接收到車輛起動指令時，ECM 130可指令接合起動器馬達160。當起動器馬達160接合發(fā)動機102時，起動器致動器模塊164選擇性地施加電流給起動器馬達160。向起動器馬達160施加電流會驅(qū)動起動器馬達160，并且起動器馬達160驅(qū)動曲軸。
[0064]一旦曲軸正在旋轉(zhuǎn)，則起動器馬達160可從發(fā)動機102脫離，并且流至起動器馬達160的電流流動可中止。例如當發(fā)動機速度超過預定速度(例如,大約700 rpm或其他合適速度)時，發(fā)動機102可被認為正在運行。起動器馬達160與發(fā)動機102接合以用于起動發(fā)動機的時刻與發(fā)動機102被認為正在運行的時刻之間的時段可被稱為發(fā)動機發(fā)動。
[0065]提供給起動器馬達160的電流可例如由蓄電池170提供。雖然僅示出了蓄電池170，但是蓄電池170可包括連接到一起的一個或多個單獨蓄電池，或者可提供一個或多個其他蓄電池。
[0066]發(fā)動機系統(tǒng)100可包括一個或多個電動馬達，例如電動馬達(EM) 172。EM 172可例如選擇性地汲取電功率，以補充發(fā)動機102的扭矩輸出。EM 172還可選擇性地用作發(fā)電機以及選擇性地施加制動扭矩給發(fā)動機102以產(chǎn)生電功率。所產(chǎn)生的電功率例如可用于向蓄電池170充電，以向一個或多個其他EM (未示出)提供電功率、向其他車輛系統(tǒng)提供電功率、和/或用于其他合適用途。
[0067]如上所述，燃料系統(tǒng)向燃料噴射器供應燃料。燃料系統(tǒng)可包括燃料箱174、低壓燃料泵176、高壓燃料泵178、燃料軌道180、泄壓閥182、和/或一個或多個其他合適部件。低壓燃料泵176從燃料箱174吸入燃料并且將處于低壓的燃料提供給高壓燃料泵178。低壓燃料泵176所提供的低壓是相對于由高壓燃料泵178提供的加壓表述的。
[0068]低壓燃料泵176是電氣驅(qū)動的燃料泵，并且泵致動器模塊184可基于來自ECM 130的信號來控制功率至低壓燃料泵176的施加。僅作為示例，當輸入車輛起動指令時或在輸入車輛起動指令之前，ECM 130可指令施加功率至低壓燃料泵176。
[0069]高壓燃料泵178加壓在燃料軌道180內(nèi)的從低壓燃料泵176接收的燃料。高壓燃料泵178被發(fā)動機驅(qū)動，例如由曲軸或凸輪軸驅(qū)動。高壓燃料泵178可例如每圈曲軸旋轉(zhuǎn)一次、兩次或更多次地將燃料泵送到燃料軌道180中。
[0070]燃料噴射器將燃料從燃料軌道180噴射到汽缸中。高壓燃料泵178將燃料軌道180內(nèi)的燃料加壓至比在燃料噴射期間汽缸內(nèi)的壓力大的壓力。當燃料軌道180中的壓力大于預定最大壓力時，泄壓閥182將燃料釋放回到燃料箱174。
[0071]當燃料被直接噴射到汽缸中并且可經(jīng)由火花啟動燃燒時，發(fā)動機102可被稱為火花點火直噴式(SIDI)發(fā)動機。靈活燃料SIDI發(fā)動機可燃燒汽油、汽油和乙醇的混合物、或乙醇。乙醇燃料可指代為使用前綴E和與混合物中乙醇的量(以體積計)對應的整數(shù)。例如，E85可指代包括按體積計85%的乙醇的汽油和乙醇的混合物，E50可指代包括按體積計50%的乙醇的汽油和乙醇的混合物等等。純乙醇可指代為E100，并且汽油可指代為E0?？捎蒘IDI發(fā)動機燃燒的其他類型的燃料包括甲醇、其他基于醇的燃料、液化石油氣(LPG)、丙燒、丁燒等。
[0072]燃料的閃點溫度可指代燃料可蒸發(fā)以形成空氣中的可點燃混合物的最低溫度。一些燃料(例如，汽油)的閃點溫度小于預定最低溫度，例如為-10攝氏度(° C)。然而其他燃料具有比預定最低溫度高的閃點溫度。僅作為示例，ElOO可具有大約18° C的閃點溫度。當發(fā)動機102低于預定最低溫度、在預定最低溫度下、或甚至高于預定最低溫度起動時，其閃點溫度大于預定最低溫度的燃料可能不能蒸發(fā)和/或燃燒。
[0073]一個或多個輔助裝置可添加到車輛，以實現(xiàn)發(fā)動機102在比燃料箱174內(nèi)的燃料的閃點溫度低的溫度下的起動。僅作為示例，可添加汽油噴射器和獨立的汽油燃料箱，并且在發(fā)動機發(fā)動期間可噴射汽油以實現(xiàn)發(fā)動機102的起動。僅作為另一示例，可添加發(fā)動機缸體加熱器和/或一個或多個其他電加熱器(例如，燃料軌道加熱器或燃料噴射器加熱器)，以暖熱該燃料以實現(xiàn)發(fā)動機102的起動。然而，添加一個或多個這樣的輔助性的實現(xiàn)起動的裝置也增加車輛成本。
[0074]在本申請中，包括零輔助裝置(例如，發(fā)動機缸體加熱器、獨立的汽油噴射器、獨立的汽油燃料箱、和/或一個或多個電加熱器)，以有利于發(fā)動機在比燃料箱174內(nèi)的燃料的閃點溫度低的溫度下起動。替代地，在比燃料箱174內(nèi)的燃料的閃點低的溫度下，起動控制模塊190選擇性地控制在發(fā)動機發(fā)動期間噴射的燃料量，以保持燃料軌道180中的目標壓力，以實現(xiàn)燃料的蒸發(fā)并且起動發(fā)動機102。
[0075]現(xiàn)參考圖2，示出了起動控制模塊190的示例性實施方式的功能框圖。響應于當發(fā)動機102關閉時使用者輸入車輛起動指令204，起動器控制模塊208指令起動器致動器模塊164將起動器馬達160與發(fā)動機102接合并且向起動器馬達160施加功率。車輛起動指令204可由駕駛員來輸入，例如通過致動一個或多個點火輸入來實現(xiàn)。
[0076]起動器致動器模塊164響應于車輛起動指令204將起動器馬達160與發(fā)動機102接合并且向起動器馬達160施加功率。當與發(fā)動機102接合并且接收功率時，起動器馬達160驅(qū)動曲軸的旋轉(zhuǎn)。在發(fā)動機發(fā)動期間，功率也被施加到低壓燃料泵176。在功率被施加到起動器馬達160之前，功率可開始被施加到低壓燃料泵176。在發(fā)動機發(fā)動期間以及當發(fā)動機102基于在預定低壓下將燃料提供給高壓燃料泵178正在運行時，低壓燃料泵176可被控制。隨著起動器馬達160驅(qū)動曲軸，高壓燃料泵178增加燃料軌道180內(nèi)的燃料的壓力。
[0077]節(jié)氣門控制模塊212控制節(jié)氣門106的開度。節(jié)氣門控制模塊212可設置用于節(jié)氣門106的目標面積216，并且節(jié)氣門致動器模塊132可基于目標面積216來致動節(jié)氣門106?；鸹刂颇K220設置目標火花正時224，并且火花致動器模塊136基于目標火花正時224產(chǎn)生火花。燃料控制模塊228控制燃料噴射的量和正時。燃料控制模塊228可設置目標燃料供應參數(shù)232 (例如，目標量、目標正時、目標脈沖數(shù)量等)，并且燃料致動器模塊134可基于目標燃料供應參數(shù)232來控制燃料噴射器。[0078]當量比(EQR)可指代空氣與燃料的質(zhì)量比。如果正好足夠的空氣被提供以完全地燃燒全部燃料，那么該混合物的比被稱為化學當量比，并且該比是I。如果噴射對于化學當量比混合物所需的燃料來說兩倍的燃料，那么EQR會是2。
[0079]減少燃料液滴SMD增加了蒸發(fā)并且使得發(fā)動機102能夠起動。燃料軌道180中的較高壓力減少燃料液滴SMD。減少EQR增加了燃料軌道180中的壓力，這是因為較少的燃料將被噴射。相反，隨著EQR增加，在發(fā)動機發(fā)動期間噴射的燃料的量增加，并且燃料軌道180中的壓力減少。
[0080]減少所噴射的燃料量減少了 EQR，但是如果EQR太低，那么將不會發(fā)生蒸發(fā)和燃燒。通過在閉環(huán)中控制EQR來維持燃料軌道180中的目標壓力減少了燃料液滴SMD，增加了蒸發(fā)，并且使得發(fā)動機102能夠在冷起動狀況下起動。
[0081]模式設定模塊236設定用于發(fā)動機102的操作模式240。模式設定模塊236可響應于接收到車輛起動指令204以及溫度低于預定溫度的確定而將模式240設定為冷起動模式。例如，當ECT (發(fā)動機冷卻劑溫度)244低于預定溫度時，模式設定模塊236可將模式240設定為冷起動模式。所述預定溫度低于燃料箱174內(nèi)的燃料的閃點溫度。該預定溫度可以是預定值，該預定值小于或等于18攝氏度(° C)或其他合適溫度，低于該合適溫度，燃料箱174內(nèi)的燃料在發(fā)動機發(fā)動期間可能不能蒸發(fā)。當溫度不低于預定溫度時，模式設定模塊236可將模式240設定為用于正常發(fā)動機起動的正常起動模式。
[0082]參數(shù)確定模塊248確定燃料箱174內(nèi)的燃料的特征252。僅作為示例，參數(shù)確定模塊248可確定燃料箱174內(nèi)的燃料中的乙醇的百分比。參數(shù)確定模塊248可例如基于由燃料特征傳感器提供的測量值、汽缸壓力、和/或其他合適參數(shù)來確定燃料箱174內(nèi)的燃料的特征252。
[0083]模式設定模塊236可基于特征252來設定預定溫度(用于確定是否將模式240設定為冷起動模式)。僅作為示例，模式設定模塊236可利用將燃料箱174內(nèi)的燃料的特征252與預定溫度相關聯(lián)的函數(shù)或映射(例如，查詢表)來設定預定溫度。
[0084]節(jié)氣門控制模塊212可基于模式240來控制節(jié)氣門106?；鸹刂颇K220可基于模式240來控制火花正時。燃料控制模塊228可基于模式240來控制燃料供應。還可基于模式240來控制一個或多個其他發(fā)動機致動器。
[0085]燃料壓力控制模塊256可基于模式240來確定維持燃料軌道180中的目標壓力所必要的目標EQR 260。當模式240被設定為冷起動模式時，燃料壓力控制模塊256可利用將ECT 244與用于冷起動的燃料軌道180中的目標壓力相關聯(lián)的函數(shù)或映射(例如，查詢表)來設定燃料軌道180中的目標壓力。
[0086]當模式240被設定為冷起動模式時，燃料壓力控制模塊256可利用將ECT244、燃料軌道180中的目標壓力和建模汽缸壁溫度與目標EQR 260相關聯(lián)的函數(shù)或映射(例如，查詢表)來設定維持燃料軌道180中的目標壓力所需的目標EQR 260。燃料控制模塊228可基于目標EQR 260來調(diào)節(jié)燃料供應參數(shù)232并且控制燃料噴射。
[0087]當發(fā)動機在起動之后正在運行時，模式設定模塊236可將模式240從冷起動模式(或起動模式)轉(zhuǎn)變至發(fā)動機運行模式。例如當發(fā)動機速度大于預定速度(例如，大約700rpm或其他合適速度)時，模式設定模塊236可將模式240轉(zhuǎn)變至發(fā)動機運行模式。響應于模式240轉(zhuǎn)變至發(fā)動機運行模式，節(jié)氣門控制模塊212、燃料控制模塊228和火花控制模塊220可分別轉(zhuǎn)變至節(jié)氣門112、燃料供應和火花正時的正常控制。
[0088]現(xiàn)參考圖3，示出了描述用于執(zhí)行發(fā)動機102的冷起動的示例性方法300的流程圖。在304，控制過程可在發(fā)動機102關閉的時刻開始。發(fā)動機102可例如根據(jù)先前車輛停止請求關閉。在308，控制過程確定使用者是否已經(jīng)輸入車輛起動指令204。如果否，則控制過程停留在308并且等待使用者輸入車輛起動指令204。如果是，則控制過程在312繼續(xù)。使用者可通過致動點火開關、點火按鈕、遠程起動按鈕等來輸入車輛起動指令204。
[0089]在312，控制過程使得起動器馬達160接合發(fā)動機102并且向起動器馬達160施加功率。起動器馬達160驅(qū)動發(fā)動機102的曲軸的旋轉(zhuǎn)。在起動器馬達160開始驅(qū)動曲軸之前，低壓燃料泵176可被啟用以開始泵送燃料至高壓燃料泵178。隨著起動器馬達160驅(qū)動曲軸，高壓燃料泵178將燃料泵送到燃料軌道180中。
[0090]在316，控制過程獲得燃料箱174內(nèi)的燃料的特征。燃料的特征例如可以是燃料的乙醇濃度、燃料的閃點溫度、或燃料的其他合適特征。在320，控制過程可基于燃料的特征來設定預定溫度，所述預定溫度用于確定發(fā)動機102的起動是否是冷起動。預定溫度低于燃料的閃點溫度，并且可小于或等于+18 ° C。
[0091]在324，控制過程可確定ECT 244是否低于預定溫度。如果否，則控制過程可在328執(zhí)行發(fā)動機102的正常起動，并且控制過程可在332結(jié)束。如果是，則控制過程可在336繼續(xù)并且執(zhí)行發(fā)動機102的冷起動。
[0092]通過控制目標EQR 260來維持燃料軌道180中的目標壓力增加了蒸發(fā)并且使得發(fā)動機102能夠在冷起動狀況下起動。在336，控制過程確定燃料軌道180中的目標壓力。僅作為示例，燃料壓力控制模塊256可利用將ECT 244與燃料軌道180中的目標壓力相關聯(lián)的函數(shù)或映射(例如，查詢表)來確定燃料軌道180中的目標壓力。
[0093]在340，控制過程基于燃料軌道180中的目標壓力來確定目標EQR 260。僅作為示例，燃料壓力控制模塊256可利用將燃料軌道180中的目標壓力、ECT 244和建模汽缸壁溫度與目標EQR 260相關聯(lián)的函數(shù)或映射(例如，查詢表)來確定目標EQR 260。
[0094]在344，控制過程調(diào)節(jié)燃料供應，以實現(xiàn)目標EQR 260。例如，控制過程可基于目標EQR 260來指令噴射燃料，或基于目標EQR 260來調(diào)節(jié)燃料供應參數(shù)232 (例如，噴射正時、脈沖數(shù)量等)。
[0095]在348，控制過程可確定發(fā)動機102是否正在運行。如果是，則控制過程可在352轉(zhuǎn)變至正常操作模式，并且控制過程可在332結(jié)束。如果否，則控制過程可返回至336并且繼續(xù)控制用于發(fā)動機102的冷起動的燃料軌道180中的壓力，以維持燃料軌道180中的目標壓力。例如當發(fā)動機速度大于預定速度時，發(fā)動機102可被認為正在運行。
[0096]前文描述實質(zhì)上僅是說明性的并且決不試圖限制本公開、其應用或使用。能夠以各種形式來實施本公開的廣泛教導。因此，雖然本公開包括具體示例，但是不應該將本公開的真實范圍限制于此，這是因為一旦學習了附圖、說明書以及所附權利要求，則將顯而易見到其他改型。為了清楚的目的，在附圖中將使用相同附圖標記指代類似元件。如本文使用的，短語“A、B和C中的至少一個”應被解釋為使用非排他性邏輯“或”的邏輯(A或B或C)。應理解方法中的一個或更多個步驟可以按不同順序(或同時)被執(zhí)行而不改變本公開的原理。
[0097]在本申請中，包括以下的定義，術語“模塊”可以替換為術語“電路”。術語“模塊”可以指以下器件的一部分或包含以下器件:專用集成電路(ASIC);數(shù)字、模擬或混合模/數(shù)離散電路；數(shù)字、模擬或混合模/數(shù)集成電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)JA行代碼的處理器(共享、專用或成組)；存儲由處理器執(zhí)行的代碼的存儲器(共享、專用或成組)；提供描述的功能的其他合適的硬件部件；或上述器件的一些或全部的組合，諸如在片上系統(tǒng)中。
[0098]上面使用的術語“代碼”可以包含軟件、固件和/或微代碼，并且可以涉及程序、例程、函數(shù)、類和/或?qū)ο蟆Ｐg語“共享的處理器”涵蓋執(zhí)行來自多個模塊的一些或全部代碼的單個處理器。術語“成組的處理器”涵蓋與附加處理器一起執(zhí)行來自一個或多個模塊的一些或全部代碼的處理器。術語“共享的存儲器”涵蓋存儲來自多個模塊的一些或全部代碼的單個存儲器。術語“成組的存儲器”涵蓋與附加存儲器一起存儲來自一個或多個模塊的一些或全部代碼的存儲器。術語“存儲器”可以是術語“計算機可讀介質(zhì)”的子集。術語“計算機可讀介質(zhì)”不涵蓋通過介質(zhì)傳播的瞬態(tài)電氣或電磁信號，并且因此可被認為是有形的且非瞬態(tài)的。非瞬態(tài)有形計算機可讀介質(zhì)的非限制性示例包括非易失性存儲器、易失性存儲器、磁存儲裝置和光學存儲裝置。
[0099]本申請中描述的設備和方法可以通過由一個或更多個處理器執(zhí)行的一個或更多個計算機程序被部分或全部地實現(xiàn)。計算機程序包含存儲在至少一個非瞬態(tài)有形計算機可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行指令。計算機程序還可包含和/或依賴于存儲的數(shù)據(jù)。
【權利要求】
1.一種用于車輛的冷起動控制系統(tǒng)，所述冷起動控制系統(tǒng)包括: 起動器控制模塊，所述起動器控制模塊響應于點火開關的使用者致動來啟動火花點火直噴式(SIDI)發(fā)動機的發(fā)動； 模式設定模塊，當發(fā)動機冷卻劑溫度在所述發(fā)動期間低于預定溫度時，所述模式設定模塊將操作模式設定為冷起動模式； 燃料壓力控制模塊，所述燃料壓力控制模塊響應于將所述模式設定為所述冷起動模式來確定目標燃料軌道壓力；以及 燃料控制模塊，所述燃料控制模塊基于所述目標燃料軌道壓力來控制在所述發(fā)動期間的燃料供應。
2.根據(jù)權利要求1所述的冷起動控制系統(tǒng)，還包括參數(shù)確定模塊，所述參數(shù)確定模塊確定燃料箱內(nèi)的燃料中的乙醇的百分比， 其中，所述模式設定模塊基于所述乙醇的百分比來設定所述預定溫度。
3.根據(jù)權利要求1所述的冷起動控制系統(tǒng)，其中，所述預定溫度低于燃料箱內(nèi)的燃料的閃點溫度。
4.根據(jù)權利要求1所述的冷起動控制系統(tǒng)，其中，所述預定溫度小于或者等于18攝氏度。
5.根據(jù)權利要求1所述的冷起動控制系統(tǒng)，其中，所述燃料包括乙醇、甲醇、液化石油氣(LPG)、丙烷和丁烷中的至少一種。
6.根據(jù)權利要求1所述的冷起動控制系統(tǒng)，其中，所述燃料壓力控制模塊基于所述目標燃料軌道壓力來確定目標當量比(EQR)，且其中所述燃料控制模塊基于所述目標EQR來控制在所述發(fā)動期間的燃料供應。
7.根據(jù)權利要求6所述的冷起動控制系統(tǒng)，其中，所述燃料壓力控制模塊還基于所述發(fā)動機冷卻劑溫度來確定所述目標EQR。
8.根據(jù)權利要求6所述的冷起動控制系統(tǒng)，其中，所述燃料壓力控制模塊還基于所述SIDI發(fā)動機的汽缸的壁的估計溫度來確定所述目標EQR。
9.根據(jù)權利要求6所述的冷起動控制系統(tǒng)，其中，所述燃料壓力控制模塊還基于所述發(fā)動機冷卻劑溫度和所述SIDI發(fā)動機的汽缸的壁的估計溫度來確定所述目標EQR。
10.一種用于車輛的冷起動控制方法，所述冷起動控制方法包括: 響應于點火開關的使用者致動來啟動火花點火直噴式(SIDI)發(fā)動機的發(fā)動； 當發(fā)動機冷卻劑溫度在所述發(fā)動期間低于預定溫度時將操作模式設定為冷起動模式； 響應于將所述模式設定為所述冷起動模式來確定目標燃料軌道壓力；以及 基于所述目標燃料軌道壓力來控制在所述發(fā)動期間的燃料供應。
【文檔編號】F02D41/06GK103790726SQ201310523229
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權日:2012年10月30日
【發(fā)明者】S.A.杜格拉斯, J.T.施巴塔 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司